有关两相体系模拟的问题请教

sobereva · 发表于 Post on 2015-2-8 16:18:04

我不清楚你模拟的体系具体是什么样的，最好有个截图。

2 压力一直保持1atm就行了。缓慢升温可以做，这是比较谨慎的做法。

3 这个我想没太大必要。

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-8 16:47:11

sobereva 发表于 2015-2-8 16:18
我不清楚你模拟的体系具体是什么样的，最好有个截图。

2 压力一直保持1atm就行了。缓慢升温可以做，这是 ...

我的体系是以以下截图为初始模型，请sob老师帮我看看

界面是沿着xy轴变化的。
每次模拟时长是10ns秒，一般文献上构象变化在2ns左右，我做了大概20多个重复。只有2次是发生了构象变化。
不知是否是由于界面不够稳定和蛋白作用的点，有关系？

我仔细观察过使用十碳链的有机分子，对蛋白构象作用比长链的强（收敛的比较快~1ns）
但是实验的结果是长链的效果更强..

sobereva · 发表于 Post on 2015-2-8 20:29:28

蛋白质的朝向是怎么确定的？不同朝向下模拟结果可能有较大不同。

构象发生变化，是相对于什么状态而言变化的？水环境下的？如果是这样的话，先在水下模拟可以试试。

此体系用semiisotropic控压应该比较理想。至于你说的界面压力问题，这我不好说。

也注意考虑控温的影响。不知你现在是各个相单独控温还是怎么做的，可以尝试改改控温设定看看如何产生影响。有时把温度提高点可以加速构象变化，更早、更容易地出现预期的现象。

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-8 21:05:12

本帖最后由 kunkun 于 2015-2-8 21:24 编辑

sobereva 发表于 2015-2-8 20:29
蛋白质的朝向是怎么确定的？不同朝向下模拟结果可能有较大不同。

构象发生变化，是相对于什么状态而言变 ...

蛋白质温度因子波动比较大的几条螺旋链侵泡在有机相中，使得酶转变为活性状态，通过gmx editconf中rotate选项调整方向，方向我一直都是固定的。水环境下的模拟已经做过了，rmsd 0.2nm 没有构象变化..

压力控制semiisotropic，1bar、tau_p 1.0 xy压缩率4.5e-5 z 压缩率为0 （之前z压缩也是4.5e-5，结果体系沿着z轴过度压缩，周期性边界的蛋白距离小于2nm...、现在尝试z轴压缩为0.但是这情况下压力收敛比较慢）不知此处设置是否适合。
并且，comm-grps = protein_c16 （有机和蛋白作为一个移除组） sol_NA

我现在的控温是V-rescale，阴阳离子、蛋白、有机相、水，都是单独控温的，温度308k tau_t 0.5 。不知老师为何提出单独控温这个问题？（老师是指单独调高有机相体系的温度？）

sobereva · 发表于 Post on 2015-2-8 21:24:18

设定倒是没什么问题。

主要是怕你没有单独控温。
可以所有组的温度都提升比如20K看看有没有什么新情况

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-8 21:28:25

sobereva 发表于 2015-2-8 21:24
设定倒是没什么问题。

主要是怕你没有单独控温。

好的！谢谢sob老师，我先去尝试尝试！

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-9 13:19:35

本帖最后由 kunkun 于 2015-2-9 13:25 编辑

sobereva 发表于 2015-2-8 21:24
设定倒是没什么问题。

主要是怕你没有单独控温。

sob老师，我在使用 semiisotropic 空压进行NPT时，发现如下两种设置，对模拟体系产生的结果都不是很满意。

pcoupl             = Parrinello-Rahman
pcoupltype       = semiisotropic
tau_p             = 5.0
ref_p             = 1.0       1.0
compressibility = 4.5e-5       4.5e-5
这一种设置，z轴单独控压时，进行10ns模拟中，盒子被不断拉伸，最后蛋白脱离有机层...
但这种设置压力在平衡时比较快达到预期值。（1bar）

pcoupl             = Parrinello-Rahman
pcoupltype       = semiisotropic
tau_p             = 5.0
ref_p             = 1.0       1.0
compressibility = 4.5e-5       0
而这个设置，xy轴并没有拉伸，z轴被我固定。但是在npt的平衡中（3ns），压力
一直在60bar周围波动（我设定的时1bar）...而盒子的形状没有多大的变化，（我预计x y轴应该是会拉伸才对，毕竟z轴被固定了）

这个控压方式貌似也不太适合我的蛋白体系。难道我还是用回isotropic?

还是附上我的mdp吧

MD.mdp (2.15 KB, 下载次数 Times of downloads: 7)

EQ1.mdp (1.96 KB, 下载次数 Times of downloads: 5)

EQ2.mdp (2.21 KB, 下载次数 Times of downloads: 1)
我根据教程make_ndx 蛋白和有机相为一个组，SOL和阴阳离子一个组，移除重心平动。
是否这个设置只是适用于膜蛋白而非两相有机体系的蛋白模拟呢？（毕竟蛋白是固定在模中，而我的体系是需要蛋白在有机层中发生激活的..比较大的构象变化）

sobereva · 发表于 Post on 2015-2-9 15:02:17

kunkun 发表于 2015-2-9 13:19
sob老师，我在使用 semiisotropic 空压进行NPT时，发现如下两种设置，对模拟体系产生的结果都不是很满意 ...

控压肯定是得semiisotropic。
我建议先模拟个纯粹的水+有机相体系，不含蛋白，等这个体系模拟平衡了，盒子尺寸也不变了，压力都稳定到1par了，再把这个盒子进行适当地扩展（如果需要的话），把蛋白塞进去模拟。
如果直接带着蛋白模拟，盒子尚未稳定，一旦盒子出现拉伸蛋白也容易跑出去。

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-9 15:12:44

本帖最后由 kunkun 于 2015-2-9 15:14 编辑

sobereva 发表于 2015-2-9 15:02
控压肯定是得semiisotropic。
我建议先模拟个纯粹的水+有机相体系，不含蛋白，等这个体系模拟平衡了， ...

我昨晚睡前也想过这个办法，但是不知道怎么才能把蛋白填入一个饱和的盒子中。用vmd的位置选择也只能是x y z的横向操作..而且我的蛋白一半是侵泡有机相当中.

sobereva · 发表于 Post on 2015-2-9 15:22:18

kunkun 发表于 2015-2-9 15:12
我昨晚睡前也想过这个办法，但是不知道怎么才能把蛋白填入一个饱和的盒子中。用vmd的位置选择也只能是x y ...

VMD选择功能极为灵活，挖个球很容易，比如
within 5 of xxx就代表选择xxx附近5埃内的，以外的就是exwithin
还可以比如sqr(x-5)+sqr(y+4)+sqr(z) > sqr(5) 选择在(5,-4,0)的半径5埃以外的

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-9 15:28:45

sobereva 发表于 2015-2-9 15:22
VMD选择功能极为灵活，挖个球很容易，比如
within 5 of xxx就代表选择xxx附近5埃内的，以外的就是exwith ...

谢谢sob老师，我这就去建模试试！

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-9 16:11:40

本帖最后由 kunkun 于 2015-2-9 16:33 编辑

sobereva 发表于 2015-2-9 15:22
VMD选择功能极为灵活，挖个球很容易，比如
within 5 of xxx就代表选择xxx附近5埃内的，以外的就是exwith ...

sob老师，我刚才操作了一下，感觉挖个球感觉这个做法不太可行，因为我的蛋白分子有500多个氨基酸。挖个球基本都占掉了整个体系的一大块了（球不够大的话，用gmx inser-molecules，塞不进去分子）。而且这样操作对蛋白质的方位也不好确定。
我个人一个的思路：
我之前是单纯使用有机相进行了10ns的NPT平衡。（使用的时gmx insert-molecules 设定个数为1000 box 5 5 5 ，可能填充的过量了）
但是由于蛋白体系中的水出现，导致有机相和水的模拟和真空中模拟的情况不同，实际的密度不一样，
导致两相体系box的z轴发生急剧的膨胀。
于是我想先把有机相和水在一定条件下模拟平衡后，再用vmd除去水分子，调整有机相的盒子范围。
再建立一个调整好方向的蛋白体系。使用gmx solvate 把处理后的有机相填充。调整范德华半径，再填充水。
此时再去平衡，密度上的温度应该就解决了？（在经过能量最小化，NVE npt的平衡，以此去近似已经平衡好的两相体系）

不知老师觉得方案是否可行？或则其他的建议？

sobereva · 发表于 Post on 2015-2-9 16:44:06

蛋白很容易塞进去。最好的办法是，先模拟水+有机相，平衡后，如果不够大就往XY两方向各延展一次。把蛋白的pdb里的坐标标复制到此体系的pdb文件里。在VMD里用mouse-move-molecule平移、旋转蛋白到合适的位置。然后在VMD里保存成新的pdb文件时选all not same resid as (within 1.5 of protein)就行了，和蛋白重叠的分子就都去掉了（这和把蛋白塞进膜里操作一样，更多说明见http://hi.baidu.com/sobereva/item/e1c7874c603580adde2a9fda）

你的做法也可以一试，但最理想而且最简单的还是上面这种。

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-9 16:52:06

sobereva 发表于 2015-2-9 16:44
蛋白很容易塞进去。最好的办法是，先模拟水+有机相，平衡后，如果不够大就往XY两方向各延展一次。把蛋白的p ...

谢谢sob老师，我先研读一下您的教程！

kunkun · 发表于 Post on 2015-2-10 15:33:16

本帖最后由 kunkun 于 2015-2-10 16:57 编辑

sobereva 发表于 2015-2-9 16:44
蛋白很容易塞进去。最好的办法是，先模拟水+有机相，平衡后，如果不够大就往XY两方向各延展一次。把蛋白的p ...

sob老师，我按照您的教程思路，并根据实际情况，改善了一下我的做法。但出现了一些错误

我的做法：因为z轴被压缩过大（从7nm增至21nm），一部分的水和有机相通过vmd位置选择去除后另存为pdb（已经same residue）。然后genconf 把已经经过1ns平衡（达标1bar）的模型沿着xy轴扩增1次（-nbox 2 2 1），打开vmd另存为pdb。由于是两相体系扩增，水和有机小分子在pdb中的序号是交替穿插的，于是我手动调整，他们在pdb中的行号，然后gmx editconf重新编辑原子序号，ultraedit再手动调整分子序号，再修改top文件。完成了模型的矫正。grompp也没有任何问题。

后来mdrun时出现了，过多的LINCS WARNING..然后我发现他们的坐标和盒子的大小不对称。于是我用vmd，通过7 move 调整了坐标和盒子。但是警告依然出现。（虽然可以设置环境变量，但是我担心结果不对，所以没做）
再后来我发现这种方法的能量过高了，尽管能量最小化后的能量，Potential Energy = 3.2940355e+20...如此高德能量体系应该崩溃....
后来我想着按照box的压缩率去设计初始的盒子大小和分子数，但是这样做并不是很稳定也太随机，模型多的话，探索也比较耗时..就舍弃了这个方案。请教一下sob老师这个是我哪部出了错？

我认为是在扩充盒子那一步应该出错了，不知老师所说的xy轴扩充一次的命令是否是genconf?还有在vmd中调整坐标和box大小的关系...还比较迷糊。望老师解答一下。手动调整貌似太草率了一点，我认为这步也可能出了点问题..

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#后来发现这种方法需要editconf 重新定义box 和center ，然后再按照sob老师的膜蛋白构建教程，把蛋白放入体系，重新能量最小化，再走一遍NVE NPT 。。。那之前的平衡岂不是白费...

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